Sesgo en el uso de códones en levaduras y su correlación con la expresión génica, la temperatura de crecimiento y la estructura de proteínas

El sesgo en el uso de códones (CUB) ha sido descrito en virus, procariotas y eucariotas y se ha vinculado a varios factores celulares y ambientales, como la temperatura de crecimiento del organismo, los niveles de expresión génica y la regulación de la síntesis y plegamiento de proteínas. La mayoría de los estudios en esta área se han realizado en bacterias y eucariotas superiores, en algunos casos con resultados diferentes. En este estudio, se realizó un análisis comparativo del CUB en levaduras aisladas de ambientes fríos y templados con el fin de evaluar la correlación del CUB con la temperatura óptima de crecimiento (OTG) de las levaduras, los niveles de expresión génica, la función celular y la estructura de las proteínas codificadas. Entre los principales hallazgos, se observó que los ORFs altamente expresados tienden a tener un CUB más similar dentro y entre levaduras, y se encontró generalmente una correlación directa entre los códones que terminan en C y el nivel de expresión. Se observó una baja correspondencia entre el CUB y la OTG, con una correlación inversa para algunos códones que terminan en C. El agrupamiento de levaduras según su CUB se alinea parcialmente con su OTG, siendo más consistente para levaduras con OTG más baja. En la mayoría de las levaduras, la abundancia de códones preferidos fue generalmente menor en el extremo 5′ de los ORFs, mayor en segmentos que codifican hebras beta, menor en segmentos que codifican regiones extracelulares y transmembranas, y mayor en las vías de "traducción" y "metabolismo energético", especialmente en ORFs altamente expresados. Basado en nuestros hallazgos, se sugiere que la abundancia y distribución de los códones preferidos y no preferidos a lo largo de los ARNm contribuyen al correcto plegamiento y funcionalidad de las proteínas regulando las tasas de síntesis de proteínas, convirtiéndose en un factor más importante bajo condiciones que requieren una síntesis de proteínas más rápida en levaduras.